Введение к работе
Актуальность темы исследования. Запасы богатых и
крупновкрапленных золотосодержащих руд истощаются, поэтому
растет доля «упорных» месторождений в общем объеме
переработки. По некоторым оценкам, до 80 % всех запасов
золотоносных руд России приходится на «упорные» руды, которые
отличаются неравномерной прожилково-вкрапленной сульфидной
минерализацией с тонкодисперсным, преимущественно
субмикроскопическим золотом, невысоким содержанием (3–5 г/т). Руды отдельных месторождений содержат активное рассеянное углеродистое вещество (РУВ) и обладают низкими показателями извлечения золота и серебра при цианировании из-за эффекта прег-роббинга (процесс сорбции золотосодержащего цианистого комплекса поверхностью РУВ).
Вопросам переработки «упорных» золотосодержащих руд
посвящены работы многих отечественных и зарубежных ученых,
таких как В.В. Лодейщиков, М.А. Меретуков, И.Н. Плаксин,
Г.В. Седельникова, В.А. Чантурия, P.M. Afenya, C. O’Connor,
G.L. Simmons и др. Основываясь на результаты их исследований
получены данные о происхождении рассеянного углеродистого
вещества, его типах и структуре; генетической связи золота и РУВ;
разработаны способы переработки данного типа руд и полученных
из них концентратов (предварительная флотация РУВ;
использование пассивирующих покрытий, сорбентов; обжиг; химическое окисление; бактериальная обработка и т.д.). В настоящее время, опираясь на эти способы, реализовано большое количество технологий в области обогащения и металлургии (Albion, Geocoat, Fostervill, Neomet и др.).
Однако, практически все методы переработки «упорных» руд и концентратов имеют существенные ограничения, приводящие к технологическим и/или экологическим проблемам при их реализации, либо являются экономически нецелесообразными. Помимо этого, ситуация осложняется ещё и различным
происхождением РУВ, уникальностью каждого его проявления в
составе руд и пород, неоднородностью структуры углеродистого
вещества, включая сосуществование различных атомных
модификаций углерода и др. Всё вышеперечисленное подтверждает
тот факт, что для каждого месторождения необходим
индивидуальный подход в разработке технологической схемы для переработки подобного типа руд с высокими показателями извлечения.
Таким образом, разработка эффективной технологии
обогащения золотосульфидных руд, в составе которых
присутствует рассеянное углеродистое вещество, является
актуальной и имеет научную и практическую значимость в современных экономических условиях.
Цель работы: повышение эффективности переработки
сульфидных золотосодержащих «упорных» руд за счет селекции
золотоносных минералов и сорбционно-активного углеродистого
вещества с применением комбинированной флотационно-
гравитационной схемы.
Задачи исследования:
-
Анализ современных методов переработки «упорных» золотосодержащих сульфидных руд и их концентратов.
-
Изучение особенностей вещественного состава исследуемой руды.
-
Использование компьютерного моделирования для разработки прогностических моделей и обоснования технологических параметров с целью увеличения извлечения органического углерода и уменьшении потерь золота на стадии углеродистой флотации.
-
Экспериментально-теоретические исследования влияния параметров флотации (тонины помола, расхода реагентов и их типов и т. д.) на технологические показатели на стадии углеродистой флотации.
-
Разработка эффективной схемы переработки золотосодержащей руды и экономическая оценка ее реализации.
Методы исследований. Экспериментальные исследования
проводились на лабораторной базе кафедры обогащения полезных
ископаемых Горного университета и АО «Полиметалл
Инжиниринг». Изучение вещественного и химического состава
проводилось с помощью рентгенофлюоресцентной спектрометрии
(волноводисперсионный спектрометр ARLAdvant`X фирмы
ThermoFisherScientific); атомно-абсорбционной спектрометрии
(Varian AA-2200); элементного анализатора серы и углерода
(SC-144DR фирмы Leco); масс-спектрометрии (ХSeries-2 ICP-MS
фирмы ThermoFisherScientific); атомно-эмиссионной спектрометрии
с индуктивно-связанной плазмой (iCAP6300 Duo фирмы
ThermoFisherScientific), дифрактометрического анализа
(дифрактометрBruker D2 Phaser, Германия). Флотационные
исследования проводились на механических флотомашинах
НПК «Механобр-техника» (Россия), пневмомеханических
флотационных машинах Laarmann (Германия), а также на
флотомашинеJamesonCell компании Xstrata (Австралия).
Эксперименты по гравитационному обогащению проводились на
центробежном концентраторе Knelson MD3 (Канада).
Компьютерное моделирование выполнено в программах HSC Chemistry (Outotec, Финляндия) и JKSimFloat (JKTech, Австралия). Регрессионный и статистический анализ данных проведен с помощью программ STATISTICA и Regress.
Научная новизна работы:
-
Установлены экспериментально-теоретические зависимости извлечения органического углерода и потерь золота в углеродистый флотационный концентрат от расхода реагентов и времени флотации, позволяющие прогнозировать качественно-количественные параметры процесса флотации;
-
С применением программного пакета JKSimFloat установлены зависимости извлечения углерода от площади потока пузырьков (Sb) и времени флотации (Rt), на основе установленных закономерностей обоснован тип флотомашины для углеродистой флотации.
3. Установлено, что применение окислителя на стадии углеродистой флотации повышает эффективность флотационной сепарации и позволяет увеличить качественно-количественные показатели.
Защищаемые положения
-
Использование установленных технологических параметров (расход и тип реагента, тонина помола и т.д.) и прогностических моделей кинетики извлечения углерода и потерь золота в цикле углеродистой флотации при переработке тонковкрапленной золотосульфидной руды, содержащей сорбционно-активное углеродистое вещество, позволит увеличить извлечение органического углерода и уменьшить потери золота.
-
Реализация обоснованной технологической схемы, включающей цикл углеродистой флотации, сульфидный цикл и цикл с центробежной селекцией золотосульфидного флотоконцентрата, позволит обеспечить необходимое соотношение Au/Cорг для исследуемого объекта (не менее 8 г/кг) в конечном концентрате (после гравитационного разделения).
Практическая значимость работы:
-
Разработана технология повышения качества золотосодержащего концентрата при переработке сульфидной руды в составе которой присутствуют сорбционно-активные углеродистые вещества (Патент RU2648402C1 от 26.03.2018).
-
На базе АО «Полиметалл Инжиниринг» проведена полупромышленная апробация разработанной схемы переработки, в результате которой подтверждена её высокая эффективность. Получен акт полупромышленных испытаний технологии обогащения.
-
Научные и практические результаты могут быть использованы при разработке новых и модернизации существующих горно-обогатительных комбинатах по переработке «упорных» золотосодержащих руд.
-
Результаты исследований также могут быть использованы в учебном процессе Санкт-Петербургского горного университета при
проведении занятий по дисциплинам «Дробление, измельчение и подготовка сырья к обогащению», «Флотационные методы обогащения», «Технология переработки руд цветных металлов», «Химия флотореагентов» и др.
Достоверность и обоснованность научных положений,
выводов и рекомендаций подтверждается большим объемом
экспериментальных исследований, их представительностью и
сходимостью, оценкой полученных данных методами
математической статистики; применением современного
оборудования и средств измерения.
Апробация работы.
Результаты теоретических и экспериментальных
исследований докладывались на научно-практических
конференциях как российского уровня, так и международного: 11
Международной научной школе молодых ученых и специалистов:
«Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых» (Москва,
2014); заседании Круглого стола в рамках ХХ Санкт-Петербургской
Ассамблеи молодых ученых и специалистов (Санкт-Петербург,
2015); международной научно-технической конференции
«Комбинированные процессы переработки минерального сырья:
теория и практика» (Санкт-Петербург, 2015); международном
форуме-конкурсе молодых ученых «Проблемы недропользования»
(Санкт-Петербург, 2016); научно-практической конференции
«РИВС-2016» (Санкт-Петербург, 2016); международная
конференция «Ресурсосбережение и охрана окружающей среды при обогащении и переработке минерального сырья» (Плаксинские чтения – 2016, Санкт-Петербург).
Результаты работы удостоены награды в конкурсе грантов 2015 года для аспирантов вузов отраслевых и академических институтов, расположенных на территории Санкт-Петербурга, в соответствии с распоряжением Комитета по науке и высшей школе от 05.12.2014 г. № 161.
Личный вклад автора заключается в постановке и обосновании целей исследований, формулировке задач, выборе
объекта исследования; анализе научно-технической литературы по
теме диссертации, применении компьютерного моделирования для
прогнозирования технологических показателей, проведении
теоретических и практических исследований золотосодержащего
сырья, обработке и интерпретации полученных данных
экспериментальных исследований методом математической
статистики, разработке эффективной комбинированной схемы
переработки, направленной на повышение качества
золотосодержащего концентрата.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе в 5 статьях в журналах, входящих в перечень ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации (в том числе 2 статьи в международной базе цитирования Scopus и Web of Science), получен 1 патент.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка и 3 приложений. Работа изложена на 148 страницах машинописного текста, содержит 27 таблиц и 64 рисунка. Библиография включает 117 наименований.
Автор выражает глубокую благодарность и признательность
научному руководителю, доктору технических наук, профессору
Т.Н. Александровой; коллективу кафедры обогащения полезных
ископаемых Горного университета, а также сотрудникам
лаборатории обогащения руд и песков АО «Полиметалл
Инжиниринг» за внимание, содействие, и поддержку на различных этапах выполнения диссертационной работы.